Definition: Was ist Wasser?
Wasser ist eine chemische Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff mit der Formel H₂O. Es gehört zu den grundlegenden Voraussetzungen für Leben und ist Bestandteil nahezu aller biologischen, geologischen und klimatischen Prozesse auf der Erde. Wasser kommt als Flüssigkeit, Eis und Wasserdampf vor und zirkuliert ständig zwischen Atmosphäre, Land, Gewässern und Ozeanen.
Obwohl große Teile der Erdoberfläche von Wasser bedeckt sind, ist nur ein kleiner Anteil unmittelbar als Süßwasser verfügbar. Ein großer Teil befindet sich in Meeren, Gletschern, tiefem Grundwasser oder anderen schwer zugänglichen Speichern.
Eigenschaften von Wasser
Wasser besitzt besondere physikalische und chemische Eigenschaften. Es kann viele Stoffe lösen, große Wärmemengen aufnehmen und zwischen verschiedenen Aggregatzuständen wechseln.
Diese Eigenschaften beeinflussen Klima, Stoffkreisläufe und Lebensbedingungen.
Polare Struktur
Das Wassermolekül besitzt eine ungleichmäßige Ladungsverteilung.
Dadurch kann Wasser zahlreiche Salze, Gase und organische Stoffe lösen.
Wasser als Lösungsmittel
Viele chemische und biologische Reaktionen finden in wässriger Umgebung statt.
Nährstoffe werden gelöst transportiert und können dadurch von Pflanzen und anderen Organismen aufgenommen werden.
Stofftransport
Wasser transportiert Mineralstoffe durch Böden, Nährstoffe durch Pflanzen und Stoffwechselprodukte durch Organismen.
Auch Schadstoffe können sich auf diesem Weg verbreiten.
Wärmekapazität
Wasser kann große Energiemengen aufnehmen, ohne sich sofort stark zu erwärmen.
Dadurch wirkt es temperaturausgleichend.
Klimatische Bedeutung
Ozeane speichern große Wärmemengen und geben sie langsam wieder ab.
Sie beeinflussen damit das globale und regionale Klima.
Aggregatzustände
Wasser kommt natürlicherweise als Eis, Flüssigkeit und Wasserdampf vor.
Der Übergang zwischen diesen Zuständen ist ein zentraler Bestandteil des Wasserkreislaufs.
Verdunstung
Bei der Verdunstung geht flüssiges Wasser in Wasserdampf über.
Dafür wird Energie benötigt, wodurch die Umgebung gekühlt wird.
Kondensation
Kühlt feuchte Luft ab, kann Wasserdampf zu kleinen Wassertröpfchen kondensieren.
Dieser Prozess ist wesentlich für die Wolkenbildung.
Niederschlag
Werden Wassertröpfchen oder Eiskristalle in Wolken groß genug, fallen sie als Regen, Schnee oder anderer Niederschlag zur Erde.
Dadurch gelangt atmosphärisches Wasser wieder an die Oberfläche.
Gefrieren
Bei ausreichend niedrigen Temperaturen geht flüssiges Wasser in den festen Zustand über.
Eine besondere Eigenschaft besteht darin, dass Eis eine geringere Dichte als flüssiges Wasser besitzt.
Eis auf Gewässern
Dadurch schwimmt Eis an der Oberfläche von Seen und anderen Gewässern.
Die darunterliegende Wasserschicht kann flüssig bleiben und bietet Organismen einen Überlebensraum im Winter.
Der Wasserkreislauf
Wasser bewegt sich ständig zwischen Ozeanen, Atmosphäre, Landoberfläche, Böden und Grundwasser.
Angetrieben wird dieser Kreislauf hauptsächlich durch Sonnenenergie und Schwerkraft.
Globaler Kreislauf
Große Mengen Wasser verdunsten über den Ozeanen und werden mit Luftströmungen transportiert.
Ein Teil fällt über Land und gelangt über Flüsse und Grundwasser wieder zum Meer zurück.
Niederschlag
Niederschlag ist die wichtigste natürliche Wasserquelle für Landökosysteme.
Seine Menge und zeitliche Verteilung unterscheiden sich regional stark.
Regen und Schnee
Schnee speichert Wasser vorübergehend und gibt es bei der Schmelze zeitlich verzögert frei.
In Gebirgsregionen ist dieser saisonale Speicher besonders wichtig.
Versickerung
Ein Teil des Niederschlags dringt in den Boden ein.
Die Geschwindigkeit hängt von Bodenart, Bodenstruktur, Vegetation und Feuchtigkeit ab.
Bodenporen
Große Poren ermöglichen schnelles Versickern, während feinere Poren Wasser länger speichern.
Verdichtete oder versiegelte Böden können deutlich weniger Wasser aufnehmen.
Grundwasser
Wasser, das in tiefere Bodenschichten gelangt, kann Grundwasservorkommen speisen.
Grundwasser befindet sich in Poren und Klüften von Böden und Gesteinen.
Grundwasserneubildung
Die Neubildung erfolgt hauptsächlich durch versickernden Niederschlag.
Sie hängt stark von Klima, Boden, Vegetation und Versiegelungsgrad ab.
Quellen
Grundwasser kann an der Geländeoberfläche wieder austreten und Quellen bilden.
Quellen sind häufig Ausgangspunkte kleiner Bäche.
Quellökosysteme
Quellen besitzen oft relativ konstante Temperaturen und spezielle chemische Bedingungen.
Dadurch können sie besondere Lebensgemeinschaften beherbergen.
Flüsse
Flüsse transportieren Wasser aus Landschaften in Seen und Meere.
Sie verbinden unterschiedliche Ökosysteme und transportieren zugleich Sedimente und gelöste Stoffe.
Einzugsgebiet
Das Einzugsgebiet umfasst alle Flächen, von denen Wasser einem bestimmten Fluss zufließt.
Landnutzung im gesamten Einzugsgebiet beeinflusst daher die Wasserqualität des Gewässers.
Seen
Seen speichern Wasser über längere Zeiträume und beeinflussen regionale Wasser- und Stoffkreisläufe.
Sie können natürlichen Ursprungs oder künstlich geschaffen sein.
Schichtung
In tiefen Seen können sich während bestimmter Jahreszeiten unterschiedlich warme Wasserschichten bilden.
Diese Schichtung beeinflusst Sauerstoff- und Nährstoffverteilung.
Meere und Ozeane
Der größte Teil des Wassers auf der Erde befindet sich in den Ozeanen.
Meerwasser enthält hohe Konzentrationen gelöster Salze und ist deshalb nicht direkt als Trinkwasser geeignet.
Salzgehalt
Der durchschnittliche Salzgehalt des Meerwassers ist deutlich höher als der von Süßwasser.
Organismen in Meeren besitzen spezielle Anpassungen an diese Bedingungen.
Süßwasser
Süßwasser enthält nur geringe Mengen gelöster Salze und kommt in Seen, Flüssen, Grundwasser, Gletschern und Böden vor.
Es ist für Landwirtschaft, Trinkwasserversorgung und viele Ökosysteme unverzichtbar.
Begrenzte Verfügbarkeit
Nur ein Teil des globalen Süßwassers ist leicht erreichbar.
Regionale Wasserknappheit kann deshalb auch auf einem insgesamt wasserreichen Planeten auftreten.
Trinkwasser
Trinkwasser muss gesundheitlich unbedenklich und für den menschlichen Konsum geeignet sein.
Es wird je nach Region aus Grundwasser, Quellen, Talsperren oder anderen Oberflächengewässern gewonnen.
Aufbereitung
Je nach Rohwasserqualität werden Filtration, Desinfektion oder weitere Verfahren eingesetzt.
Saubere Ausgangsgewässer reduzieren den notwendigen Aufbereitungsaufwand.
Wasserverbrauch
Wasser wird in Haushalten, Landwirtschaft, Industrie und Energiewirtschaft genutzt.
Die Art der Nutzung unterscheidet sich hinsichtlich Entnahme, Verschmutzung und Rückführung.
Wasserentnahme
Nicht jede entnommene Wassermenge wird vollständig verbraucht.
Kühlwasser kann beispielsweise teilweise wieder in Gewässer zurückgeführt werden, während Bewässerungswasser zu einem großen Teil verdunstet.
Landwirtschaft und Wasser
Landwirtschaft gehört weltweit zu den größten Nutzern von Süßwasser.
Besonders in trockenen Regionen ist Bewässerung für den Pflanzenbau wichtig.
Bewässerung
Effiziente Systeme wie Tropfbewässerung können Wasser gezielt in den Wurzelraum bringen.
Ungeeignete Bewässerung kann dagegen hohe Verdunstungsverluste verursachen.
Industrie und Wasser
Industriebetriebe benötigen Wasser für Kühlung, Reinigung, chemische Prozesse und Produktion.
Je nach Branche unterscheiden sich Menge und Qualitätsanforderungen stark.
Kreislaufführung
Wasser kann in Produktionsanlagen mehrfach verwendet werden.
Geschlossene Kreisläufe reduzieren Entnahmen und Abwassermengen.
Wasser in der Energiewirtschaft
Kraftwerke können Wasser für Kühlung, Dampferzeugung oder direkt zur Stromerzeugung nutzen.
Wasserkraft verwendet die Bewegungsenergie fließenden oder fallenden Wassers.
Kühlwasser
Thermische Kraftwerke benötigen teilweise große Kühlwassermengen.
Bei niedrigen Wasserständen und hohen Flusstemperaturen kann diese Nutzung eingeschränkt sein.
Wasserqualität
Wasserqualität wird durch physikalische, chemische und biologische Eigenschaften bestimmt.
Dazu gehören Temperatur, Sauerstoffgehalt, Nährstoffe, Schadstoffe und mikrobiologische Belastung.
Gewässergüte
Die Bewertung eines Gewässers umfasst nicht nur einzelne Stoffkonzentrationen.
Auch biologische Lebensgemeinschaften und Gewässerstruktur sind wichtige Kriterien.
Nährstoffe
Stickstoff und Phosphor sind für Pflanzen notwendig, können in zu hohen Konzentrationen aber Gewässer überdüngen.
Einträge stammen unter anderem aus Landwirtschaft und Abwasser.
Eutrophierung
Zu viele Nährstoffe fördern starkes Algenwachstum.
Beim Abbau der Biomasse kann Sauerstoff verbraucht werden und es können sauerstoffarme Bedingungen entstehen.
Schadstoffe
Chemikalien, Schwermetalle, Pestizide und andere Stoffe können Gewässer belasten.
Einige werden schnell abgebaut, andere bleiben über lange Zeit erhalten.
Persistente Stoffe
Langlebige Stoffe können sich in Sedimenten, Grundwasser oder Organismen anreichern.
Ihre Entfernung aus großen Wasserkörpern ist häufig sehr schwierig.
Mikroplastik
Kleine Kunststoffpartikel gelangen über Abwasser, Straßenabfluss, Abfälle und andere Wege in Gewässer.
Sie können über lange Zeit in der Umwelt verbleiben.
Eintragspfade
Reifenabrieb, zerfallende Kunststoffabfälle und textile Fasern gehören zu wichtigen Quellen.
Eine Verringerung an der Quelle ist meist wirksamer als eine spätere Entfernung.
Abwasser
Abwasser entsteht in Haushalten, Gewerbe und Industrie.
Es enthält organische Stoffe, Nährstoffe, Chemikalien und Mikroorganismen.
Kläranlagen
Kläranlagen reinigen Abwasser mechanisch, biologisch und teilweise chemisch.
Das behandelte Wasser wird anschließend wieder in den Wasserkreislauf zurückgeführt.
Wasser und Ökosysteme
Alle terrestrischen und aquatischen Ökosysteme sind auf Wasser angewiesen.
Menge, Qualität und zeitliche Verfügbarkeit bestimmen wesentlich, welche Arten vorkommen können.
Feuchtgebiete
Moore, Sümpfe und Nasswiesen benötigen dauerhaft oder regelmäßig hohe Wasserstände.
Entwässerung verändert diese Lebensräume grundlegend.
Wasser und Pflanzen
Pflanzen nehmen Wasser über ihre Wurzeln auf und transportieren es durch Leitungsbahnen zu Blättern und anderen Organen.
Wasser ist an Fotosynthese, Nährstofftransport und Temperaturregulation beteiligt.
Transpiration
Über Spaltöffnungen geben Pflanzen Wasser an die Atmosphäre ab.
Diese Verdunstung kühlt die Pflanze und beeinflusst den regionalen Wasserhaushalt.
Wasser und Tiere
Tiere benötigen Wasser für Stoffwechsel, Temperaturregulation und zahlreiche biologische Prozesse.
Aquatische Tiere sind zusätzlich vollständig von den physikalischen und chemischen Bedingungen des Wassers abhängig.
Sauerstoff im Wasser
Fische und viele wirbellose Tiere nehmen gelösten Sauerstoff aus dem Wasser auf.
Hohe Temperaturen und starke organische Belastung können den Sauerstoffgehalt reduzieren.
Wasser und Klima
Wasser spielt eine zentrale Rolle im Klimasystem. Wasserdampf ist ein wichtiges natürliches Treibhausgas und Wolken beeinflussen den Strahlungshaushalt.
Ozeane speichern und transportieren große Wärmemengen.
Wasserdampf
Warme Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte Luft.
Dadurch entstehen wichtige Rückkopplungen zwischen Temperatur und Wasserkreislauf.
Klimawandel und Wasser
Der Klimawandel verändert Niederschlagsmuster, Verdunstung, Schneeschmelze und Meeresspiegel.
Dadurch können sowohl Trockenheit als auch Starkregen und Hochwasser zunehmen.
Wasserverfügbarkeit
Entscheidend ist nicht nur die jährliche Niederschlagsmenge, sondern auch ihre zeitliche Verteilung.
Lange Trockenperioden können trotz einzelner starker Regenereignisse zu Wasserdefiziten führen.
Hochwasser
Hochwasser entsteht, wenn Flüsse oder andere Gewässer deutlich mehr Wasser führen als gewöhnlich.
Ursachen können lang anhaltender Regen, Starkregen, Schneeschmelze oder Sturmfluten sein.
Auen
Natürliche Auen bieten Flüssen Raum, sich bei hohen Wasserständen auszubreiten.
Sie können dadurch Hochwasserspitzen teilweise abmildern.
Trockenheit
Bei längeren Niederschlagsdefiziten sinken Bodenfeuchtigkeit, Flussabflüsse und teilweise Grundwasserstände.
Gleichzeitig steigt während heißer Perioden häufig der Wasserbedarf.
Nutzungskonflikte
Bei knappen Ressourcen konkurrieren Trinkwasserversorgung, Landwirtschaft, Industrie und Ökosysteme um Wasser.
Ein nachhaltiges Wassermanagement muss diese Interessen miteinander abwägen.
Starkregen
Starkregen kann innerhalb kurzer Zeit große Wassermengen liefern.
Versiegelte oder verdichtete Flächen können dieses Wasser nur begrenzt aufnehmen.
Wasserrückhalt
Mulden, Grünflächen, Feuchtgebiete und unversiegelte Böden können Niederschlag aufnehmen und verzögert abgeben.
Dadurch werden Kanalisation und Gewässer entlastet.
Wasser und Städte
Städte verändern den natürlichen Wasserhaushalt durch Versiegelung und technische Entwässerung.
Regenwasser wird häufig schnell abgeführt, statt lokal zu versickern oder zu verdunsten.
Schwammstadt
Das Schwammstadtprinzip versucht, Wasser in Städten stärker zurückzuhalten.
Gründächer, Bäume, Mulden und offene Wasserflächen verbinden Regenwassermanagement mit Klimaanpassung.
Wassersparen
Ein sparsamer Umgang mit Wasser reduziert Entnahmen und den Energiebedarf für Förderung und Aufbereitung.
Besonders in wasserarmen Regionen ist effiziente Nutzung wichtig.
Effizienz
Wassersparende Armaturen, effiziente Bewässerung und Kreislaufführung in der Industrie können den Bedarf verringern.
Entscheidend ist jedoch die regionale Verfügbarkeit der Ressource.
Regenwassernutzung
Regenwasser kann gesammelt und für bestimmte Zwecke genutzt werden, die keine Trinkwasserqualität erfordern.
Dazu gehören beispielsweise Gartenbewässerung oder bestimmte technische Anwendungen.
Zisternen
Zisternen speichern Niederschlagswasser für eine spätere Nutzung.
Sie können gleichzeitig einen Teil des Regenwassers zeitweise zurückhalten.
Wasserrecht und Schutz
Wasser ist eine lebenswichtige Ressource und wird durch zahlreiche rechtliche Regelungen geschützt.
Entnahmen, Einleitungen und Eingriffe in Gewässer können genehmigungspflichtig sein.
Wasserschutzgebiete
In Einzugsgebieten wichtiger Trinkwasserbrunnen gelten besondere Schutzanforderungen.
Dadurch sollen Schadstoffeinträge in das Grundwasser verhindert werden.
Internationaler Wasserhaushalt
Viele Flüsse und Grundwasservorkommen überschreiten politische Grenzen.
Wassermanagement erfordert daher häufig internationale Zusammenarbeit.
Grenzüberschreitende Gewässer
Entnahmen oder Verschmutzungen in einem Staat können Auswirkungen auf weiter flussabwärts liegende Regionen haben.
Gemeinsame Schutz- und Nutzungsregeln sind deshalb von großer Bedeutung.
Virtuelles Wasser
Als virtuelles Wasser wird die Wassermenge bezeichnet, die für Herstellung und Verarbeitung eines Produkts benötigt wird.
Durch internationalen Handel werden damit indirekt auch große Wassermengen zwischen Regionen verlagert.
Wasserfußabdruck
Der Wasserfußabdruck versucht, direkten und indirekten Wasserverbrauch entlang von Produktionsketten sichtbar zu machen.
Seine Bewertung muss regionale Wasserknappheit berücksichtigen.
Wasser als schützenswerte Ressource
Wasser kann im natürlichen Kreislauf erneuert werden, ist jedoch regional und zeitlich begrenzt verfügbar.
Verschmutzung oder übermäßige Entnahme können die nutzbare Menge erheblich reduzieren.
Nachhaltige Nutzung
Eine nachhaltige Wasserwirtschaft verbindet Gewässerschutz, sparsame Nutzung und ausreichende Versorgung von Ökosystemen.
Langfristig müssen Entnahmen an die natürliche Erneuerungsfähigkeit angepasst werden.
Zusammenfassung
Wasser ist eine lebensnotwendige Verbindung und zentraler Bestandteil von Klima, Ökosystemen und menschlicher Gesellschaft. Es zirkuliert durch Verdunstung, Niederschlag, Versickerung und Abfluss ständig zwischen Atmosphäre, Land, Grundwasser und Ozeanen.
Wasser wird für Trinkwasserversorgung, Landwirtschaft, Industrie und Energie benötigt und ist gleichzeitig Lebensraum für zahlreiche Organismen. Verschmutzung, Versiegelung, Übernutzung und Klimawandel können Menge und Qualität beeinträchtigen. Nachhaltiger Wasserschutz verbindet deshalb Gewässerreinhaltung, effiziente Nutzung und einen möglichst natürlichen Wasserhaushalt.
